Recente waarnemingen van de samensmelting van een zwart gat en een neutronenster hebben de aannames over de manier waarop deze extreme kosmische gebeurtenissen zich ontvouwen, omvergeworpen. Wetenschappers die de zwaartekrachtsgolven van deze gebeurtenis, genaamd GW200105, analyseerden, ontdekten dat de twee stellaire overblijfselen in een ovale, in plaats van een cirkelvormige baan samendraaiden voordat ze met elkaar in botsing kwamen – een bevinding die de bestaande modellen van de vorming en evolutie van binaire systemen in twijfel trekt.
De ontdekking en de implicaties ervan
De fusie, gedetecteerd door de Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) en Virgo op een afstand van ongeveer 910 miljoen lichtjaar, produceerde een nieuw zwart gat dat ongeveer 13 keer de massa van onze zon had. Onderzoekers van de Universiteit van Birmingham ontwikkelden een nieuw zwaartekrachtgolfmodel om de banen van de botsende objecten te reconstrueren. Deze analyse onthulde een significant gebrek aan precessie (wiebelen) in de momenten vóór de fusie, wat duidde op een excentrische, elliptische baan.
Dit is de eerste keer dat dergelijke orbitale kenmerken zijn gemeten in een gemengd zwart gat-neutronenstersysteem. De implicaties zijn aanzienlijk: eerdere schattingen van de massa’s van de voorloperobjecten waren waarschijnlijk onnauwkeurig, waarbij eerdere analyses een kleiner zwart gat suggereerden (ongeveer 9 zonsmassa’s) en een neutronenster met een lagere massa (ongeveer 2 zonsmassa’s).
De invloed van een derde lichaam?
De elliptische baan suggereert dat het binaire systeem niet geïsoleerd is gevormd. In plaats daarvan had het waarschijnlijk een zwaartekrachtsinteractie met andere sterren of een derde begeleidend object. Volgens Patricia Schmidt, een teamlid van de Universiteit van Birmingham, “verraadt de baan het spel… De elliptische vorm laat zien dat dit systeem niet stilletjes evolueerde, maar vrijwel zeker werd gevormd door zwaartekrachtinteracties.”
Waarom dit belangrijk is
Deze bevindingen benadrukken de complexe en chaotische omgevingen waarin zwarte gaten en neutronensterren ontstaan. Voorheen werd voor dergelijke systemen uitgegaan van cirkelvormige banen, wat leidde tot onderschattingen van de massa van zwarte gaten. De ontdekking van excentrische banen suggereert een gemeenschappelijke geboorteplaats in dichte sterrenhopen waar frequente zwaartekrachtinteracties plaatsvinden. Zoals Gonzalo Morras van de Universidad Autónoma de Madrid opmerkt, is dit “overtuigend bewijs dat niet alle paren van neutronensterren en zwarte gaten dezelfde oorsprong hebben.”
De waarneming onderstreept de beperkingen van de huidige theoretische modellen en wijst op de behoefte aan verfijnde simulaties die rekening houden met interacties tussen meerdere lichamen in extreme astrofysische omgevingen. Dit zal ons begrip verfijnen van hoe deze krachtige samensmeltingen de evolutie van sterrenstelsels en de verspreiding van zware elementen in het universum beïnvloeden.
